P4-full -

PHẦN IV: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM TRỤC 4.1.Chọnkhớpnối Momenxoắntínhtốn: Tt = k.T Với: T = 663101,88(Nmm)  Tt = 994652,82 (Nmm) + Chọnnốitrụcvịngđànhồi[ trabảng 16.10a(II)] Ta chọnnốitrụccócáckíchthứcsau: T d D dm L l d1 D0 100 50 21 95 17 11 90 16 Z nmax B B1 l1 D3 l2 285 42 40 36 40 +trabảng16.10b(II)=>kíchthướcbảnvịngđànhồi: T dc d1 d2 l l1 l2 l3 h 125 18 M12 25 80 42 20 36 Ta có: Ft = 2T/D0 =(2 663101,88)/160 = 8288,77 (N)  Fk = 0,1.Ft = 0,1 8288,77= 828,88(N) Điềukiệnsứcbềndậpcủavòngđànhồi: = ==2,4 (Mpa)Ta chọn đường kính trục điểm A đường kính trục điểm C , vậy: dA=dC=35(mm) -Tính cho trục II a Xác định lực tác dụng lên trục II Lược đồ lực tác dụng lên trục II Ft FXF Fr2 E G FxH H F O FYH FYF Fk L22=79 L23=79 x k L21=158 - Các lực tác dụng lên trục II gồm có: + Mơmen xoắn trục II, MII = 663101,88 (Nmm); +Lực vòng: Ft2= 5383.81(N) +Lực cản lại hướng chuyển động, lực vòng khớp nối: FtKn=828,88N + Lực hướng kính: Fr2 = 1959.55 (N) Áp dụng phương trình cân tĩnh học cho trục II ta có: Theo phương X ta có: ∑ m (F H ∑ X (F K ) = XF l21-Ft2 l22-FtKn.(l23+l21)= XF= (Ft2.l22+FtKn.(l23+l21))/ l21 =(5383.81.79+828,88 (158+79))/158 =3992,93N k ) ∑ m (F k = - XF+Ft2-XH+FtKn =0 XH =- XF + Ft2 +FtKn = - 3992,93+ 5383.81+828,88= 2219,76N Theo phương Y ta có: H ⇔ ) = - YF l21+ Fr2 l22=0 YF=Fr2 l22/ l21 = 1959,55.79 /158 = 979,78 N ∑Y (F k ) = YH- Fr2+YF=0 YH = -YF+ Fr2=-979,78+1959.55 = 979,78N Vậy chiều YFvà YH đúng với chiều chọn • Xét mặt cắt trục II sb - Theo phần chọn sơ đường kính trục ta có: d II = 50 (mm), vật liệu chế tạo trục thép 45, cải thiện, có σb ≥ 600 MPa,; theo bảng 10.5[I] tr 195, ta có trị số ứng suất cho phép vật liệu chế tạo trục là: y z [σ] = 50 MPa Đường kính mặt cắt trục xác định theo công thức:10.17 [[I] Tr 194: M td 0,1.[σ ] d= Trong đó: Mtd - Mô men tương đương mặt cắt, tính theo cơng thức sau: Cơng thức 10.16 [I] Tr 194: Mtđ= M x2 + M y2 + 0,75.M z2 Mtd = • Xét mặt cắt trục II: + Xét mặt cắt trục điểm H - điểm lắp ổ lăn với vỏ hộp giảm tốc; - Mômen uốn M yH M xH = =0 TH - Mômen xoắn = - Mtd=0 + Xét mặt cắt trục điểm G - điểm có bố trí rãnh then lắp bánh trụ lớn: - Mô men uốn = YH.l22= 979,78.79 - = 77401,83 (Nmm); - Mô men uốn : - = - XH l22= - 2691,9.79=- 212660(Nmm) Mô men xoắn MZ= T= -663101,88(Nmm); - Mô men tương đương mặt cắt G: M td G = = 617246,66 (Nmm); - Kích thước trục mặt cắt G: dG = = 49,79(mm) Do mặt cắt G có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo ta tính đường kính trục mặt cắt G là: dG = 49,79+ 49,79.0,04= 51,78 (mm); ta chọn dG = 55 (mm) + Xét mặt cắt trục điểm F - điểm có lắp vịng bi với lỗ hộp giảm tốc: - Mơmen uốn M xF My - Mụ men uốn My - = (Nmm) F : F =FtKn.l23=828,88.90=74599,2 (Nmm); Mô men xoắnMZ: T = -663101,88(Nmm); - Mô men tương đương mặt cắt F: M td P = = 579088,18 (Nmm); - Kích thước trục mặt cắt F: dF = = 48,74 (mm); - Ta chọn : dF = 50 mm Như để tăng khả công nghệ trình chế tạo trục, đồng chọn ở lăn, ta chọn kích thước ngừng trục F H nhau: dF = dH = 50 (mm) + Xét mặt cắt trục vị trí lắp khớp nối E: - Mơmen uốn M Ex M - = 0; E y Mômen uốn = 0; Mômen xoắn MZ: T= -663101,88(Nmm); Mômen tương đương mặt cắt E: M K td = = 574263,07(Nmm); - Kích thước trục mặt cắt E: dE = = 48,61(mm) Ta chọn dE = 48 (mm) 48 3.Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi: Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau đây: Công thức 10.19 [I] Tr 195 : sσj sτj sσj MZ + sτj sj = ≥ [s] Trong : [s] - hệ số an toàn cho phép, [ s] =(1,5….2,5); lấy [s]= sσj , sτj - hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp mặt cắt j 50 Mx Công thức 10.20 10.21 [I] Tr 195 : sσj = σ −1 K σdj σ aj + σ mjψ σ τ −1 K τdjτ aj + ψ τ τ mj s τ j= Với σ-1,τ-1 - giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng, với thép 45 có σb = 750 MPa; theo[I] trang 196: My⇒σ-1 = 0,436 σb = 0,436 850 = 327 MPa τ-1 = 0,58 σ-1 = 0,58 327= 189,66 MPa ψσ ,ψτ - hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình tới độ bền mỏi, bảng 10 7,[1], Tr 197 với σb = 750 MPa, ta có: ψσ = 0,1 ; ψτ = 0,05 - Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên: Công thức 10.22 [I] 196 : Mj σmj = ; σạj = σmaxj = Với : Wj σa, τa, σm biên độ trị số trung bình ứng suất pháp tiếp mặt cắt mà ta xét Khi trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, vậy: Công thức 10.23 [I] 196 : τ max j Tj 2.Woj τmj = τạj = = Với Wj , Woj - mô men cản uốn mô men cản xoắn tiết diện j trục Theo bảng 10 [ I ],Tr 196: trụccó2rãnh then Vớitrụccóđườngkínhlà d = 30-38(mm), trabảng 1a [ I ]Tr 173: , ta cóthơngsốcủa then bằng: b = 10 (mm), h=8 mm, chiềusâurãnh then +trêntrụct1 = (mm) +trênlỗ t2=3,3 mm Bánkínhgóclượncủarãnh +nhỏnhất :0,25 mm +lớnnhất : 0,4 mm Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt điểm có lắp bánh trục I - vị trí điểm B: ( M xB ) + ( M yB ) B u M = = = 264317,7 (Nmm); Mô đun chống uốn mặt cắt là: π d B3 32 WxB = - = – = 5365,34 (mm3) σajB = = 49,26 (N/mm2 ) Mô đun chống xoắn mặt cắt là: TB = TI = 172282,02(Nmm); B W = - = – =10752,38 (mm3) Từcôngthức (10.23)[I] Tr 196, với: TB 2.W0B ⇒ τajB = τBmj = = = 8,01 (N/mm2 ) Hệ số Kσdj Kτdj xác định theo công thức (10.25 và10.26 )[I] Tr 197sau: Kσ + K x −1 εσ Ky Kσdj = Kτ + K x −1 ετ Ky Kτdj = Trong đó: Kx - hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia cơng độ nhẵn bóng bề mặt Theo bảng ( 10.8,[1] Tr 197) , ta có : Kx = 1,09 , với σb =850 MPa, tiện đạt Ra 2,5…0,63; Ky - hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10 [I]tr197, ta chọn với phương pháp gia cơng tăng bền bề mặt tơi dịng điện tần số cao, ta có: Ky = 1,65 εσ , ετ- hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước mặt cắt trục, trục làm vật liệu thép bon có đường kính d =38 (mm), theo bảng ( 10.10,[ 1], ta có: εσ = 0,88 , ετ = 0,81; Kσ , Kτ - trị số hệ số tập trung ứng suất thực tế bề mặt trục, trục có rãnh then gia cơng dao phay ngón Theo bảng [10.12 ,[1] Tr 199 , ta có: Kσ = 1,9475 ; Kτ = 1,795; Thay giá trị vào, ta được: Kσdj = = 1,4 Kτdj = = 1,4 Thay kết vào ,ta tính được: sσj = = 4,74 sτj = = 16,32 Theo CT 10.19 [I] Tr 195, ta tính được: s = = 4,55> [s] = Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt điểm có lắp Vịng bi với lỗ hộp giảm tốc trục I : - vị trí điểm C: ( M xC ) + ( M yC )2 C u M = π dC3 = = 94648,5 Nmm 32 WC = - = = 4187,81mm3 ⇒ σajC = = 22,6(N/mm2 ) Mô đun chống xoắn mặt cắt là: W C = - = = 8397,06 (mm3) TC 2.W0C ⇒ τajC = τmjC = = = 10,26(N/mm2 ) Hệ số Kσdj Kτdj xác định theo công thức sau: Kσ + K x −1 εσ Ky Kσdj = Kτ + K x −1 ετ Ky Kτdj = Trong đó: Kx - hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia công độ nhẵn bóng bề mặt Theo bảng 10 [I] Tr 197 , ta có : Kx = 1,09 , với σb = 750 MPa, tiện đạt Ra 2,5…0,63; Ky - hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10 [I] Tr 197, ta chọn với phương pháp gia cơng tăng bền bề mặt tơi dịng điện tần số cao, ta có: Ky = 1,7 εσ , ετ- hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước mặt cắt trục, trục làm vật liệu thép bon có đường kính d =35 (mm), theo bảng 10 10 [I] Tr 198 , ta có: εσ = 0,90 , ετ = 0,85 ; Kσ , Kτ - trị số hệ số tập trung ứng suất thực tế bề mặt trục, trục có rãnh then gia cơng dao phay ngón Theo bảng 10 12 [I] Tr 199 , ta có: Kσ = 1,9475 ; Kτ = 1,795; Thay giá trị , ta được: Kσdj = = 1,33 Kτdj = = 1,3 Thay kết vào , ta tính được: sσj = = 10,88 sτj = = 13,69 ta tính được: sj = = 8,52> [s] = Kiểm nghiệm cho trục II: Ta kiểm nghiệm cho mặt cắt điểm G có lắp bánh trục II - vị trí điểm G: Theo bảng 10 [ I ],Tr 196: trụccó2rãnh then Vớitrụccóđườngkínhlà d = 55(mm), trabảng 1a [ I ]Tr 173: , ta cóthơngsốcủa then bằng: b = 16 (mm), h=10 mm, chiềusâurãnh then +trêntrụct1 = 6(mm) +trênlỗ t2=4,3 mm Bánkínhgóclượncủarãnh +nhỏnhất :0,25 mm +lớnnhất : 0,4 mm ( M xG ) + ( M yG ) = = = 191683,43 (Nmm) π dG3 32 WG = - = 16291,06 (mm3) ⇒ σGaj = = 11,77 (N/mm2 ) Tính ứng suất tiếp: Mz = TII = 663101,88(Nmm); π dG3 G 16 W = - = 32624,89 (mm3) ⇒ τGaj = τGmj = = = 10,16 (N/mm2) Hệ số Kσdj Kτdj xác định theo công thức sau: Công thức 10.25 10.26 Tr 197: Kσ + K x −1 εσ Ky Kσdj = Kτ + K x −1 ετ Ky Kτdj = Trong đó: Kx - hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia cơng độ nhẵn bóng bề mặt Theo bảng 10 [I] Tr 197 , ta có : Kx = 1,09 , với σb = 850 MPa, tiện đạt Ra 2,5…0,63; Ky - hệ số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10 [I] Tr 197, ta chọn với phương pháp gia công tăng bền bề mặt tơi dịng điện tần số cao, ta có: Ky = 1,6 εσ , ετ- hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước mặt cắt trục, trục làm vật liệu thép bon có đường kính d =55 (mm), theo bảng 10 10 [I] Tr 198, ta có: εσ = 0,83 , ετ = 0,77 ; Kσ , Kτ - trị số hệ số tập trung ứng suất thực tế bề mặt trục, trục có rãnh then gia cơng dao phay ngón Theo bảng 10 12 [I] Tr 199, ta có: Kσ = 1,9475 ; Kτ = 1,795; Thay giá trị vào, ta được: Kσdj = = 1,52 Kτdj = = 1,51 Thay kết vào cơng thức10.20 10.21 Tr 195, ta tính được: sσj = = = 19,19 sτj = = 11,97 Theo Cơng thức 10 19 Tr 195, ta tính được: s = = 10,52> [s] = Vậy theo tính tốn kiểm nghiệm bền trục I trục II đảm bảo độ bền mỏi 4.Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh: Để tránh biến dạng dẻo lớn phá hỏng trục tải đột ngột, ta cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh theo công thức: Công thức 10.27 [I] Tr 200: σtd = σ + 3τ ≤ [σ] Trong đó: σ = M max 0,1.d (10.28 [I] Tr 200) Tmax 0,2.d τ= (10.29 [I] Tr 200) Mmax , Tmax - mô men uốn lớn mô men xoắn lớn mặt cắt nguy hiểm lúc tải Theo biểu đồ mơ men, ta có: Kqt = 1,4 ; Mmax = Mu Kqt Tmax = T Kqt [σ] = 0,8 σch , với thép 45 cải thiện có: σch = 450 MPa; ⇒ [σ] = 0,8 450 = 360 MPa 4.1)Kiểm nghiệm cho trục I: Mặt cắt nguy hiểm trục I vị trí B, với: B u Mmax = M Kqt = 264317,7.1,4 = 370044,78 (Nmm) Tmax = TI Kqt = 172282,02.1,4 = 241191,83 (Nmm) dB = 38 (mm) ⇒ σ = = 67,44 (N/mm2) ⇒ τ = = 21,98(N/mm2) Thay vào Cơng thức 10.27 [I] Tr 200: ta tính được: σtd = = 77,44(MPa) < [σ] = 360 (MPa) -Mặt cắt nguy hiểm trục I vị trí C, với: C u Mmax = M Kqt = 94648,5.1,4 = 132507,9(Nmm) Tmax = TI Kqt =172282,02.1,4 = 241194,83 (Nmm) dC = 35 (mm) ⇒ σ = = 30,91(N/mm2) ⇒ τ = = 28,13(N/mm2) Thay vào Công thức : σtd = =57,69(MPa) < [σ] = 360 (MPa) 4.2)Kiểm nghiệm cho trục II: Mặt cắt nguy hiểm trục II vị trí G, với: G u Mmax = M Kqt = 226308,11.1,4 = 316831,35 (Nmm) Tmax = TII Kqt = 663101,88.1,4 = 928342,63(Nmm) dG= 54 (mm) ⇒ σ = = 19,04 (N/mm2) ⇒ τ = = 27,9 (N/mm2) Thay vào Công thức 10.27 [I] Tr 200: σtd = = 51,94(MPa) < [σ] = 360 (MPa) Mặt cắt nguy hiểm trục II vị trí F, với: F u Mmax = M Kqt = 74599,2.1,4 = 104438,88 (Nmm) Tmax = TII Kqt = 663101,88.1,4 = 928342,63 (Nmm) dF= 50 (mm) ⇒ σ = = 8,36 (N/mm2) ⇒ τ = = 37,13 (N/mm2) Thay vào Công thức 10.27 [I] Tr 200: σtd = = 64,86 (MPa) < [σ] = 360 (MPa) Vậy trục I trục II đảm bảo độ bền tĩnh h.Tínhkiểmnghiệmđộbền then: 1.Truc I: Momenxoăntruc I: T1 = 172282,02Nmm a.Thenlăptrênbanhđai: Đươngkínhlăpbanhđai: d = 30 mm Dưavaobang9.1a [I] Tr 173 ta chọn then băng co kíchthươc: b h t1 t2 10 mm mm mm 3,3 mm Kiểmnghiệm then: Theo điềukiệnbềndâp: (Côngthưc 9.1) [I] Tr 173: σd = 2T ≤ [σ d ] d lt ( h − t1 ) Trongđo:T =T1 = 172282,02Nmm Lt:Chiềudaithen(bang 9.1a) Lt = (0,8 – 0,9)lm12 = (0,8–0,9)60= (48 – 54) ChọnLt=50 mm σd [ ]:Ứngsuấtdậpchophép [σ d ] Dựavàobảng 9.5chọn = 100 MPa(va đậpnhẹ) σd= = 76,57MPa< [σd] Vâythenđambaobềndâp Theo điềukiệnbềncăt(Côngthưc 9.2) [I] Tr 173 τc = [τ c ] 2T ≤ [τ c ] d lt b :Ứngsuấtcắtchophép(trang 174) [τ c ] Then làmbằngthép 45 chịutảitrọngvađậpnhẹ, chọn = 60 MPa τc= = 22,97MPa< [τc] Vây then đambaobềncăt =>Nhưvây then đambaobền b.Thenlăpbanhrăng: Đươngkínhtruclăpbanhrăng d =38 mm Trabang 9.1a ta chọn then băng co kíchthươc : b h t1 t2 10mm mm mm 3,3 mm Chọnlt= 55 mm Kiểmnghiệm then: Theo điềukiệnbềndâp: σd = 2T ≤ [σ d ] d lt ( h − t1 ) σd= = 54,95MPa< [σd] Vây then đambaobềndâp Theo điềukiệncăt: τc = 2T ≤ [τ c ] d lt b τc= = 16,49MPa< [τc] Vây then đambaobềncăt Nhưvây then đambaođộ bền 2.Truc II: Momenxoăntruc II: T2 = 663101,88Nmm a.Thenlăptrênbanhrăng: Đươngkínhtruclăpbanhrăng: d = 55 mm valm23 =75 mm Dưavaobang 9.1a ta chọnthenbăngco kíchthươc: b h t1 t2 16 mm 10 mm mm 4,3 mm Kiểmnghiệmthen: Theo điềukiệnbềndâp: σd = 2T ≤ [σ d ] d lt ( h − t1 ) Lt = (0,8-0,9)lm23 = (0,8 – 0,9)75 = (60 – 67,5 ) Chọn Lt = 65 mm σd= =92,74MPa< [σd] Then đambaobềndâp Theo điềukiệnbềncăt: τc = 2T ≤ [τ c ] d lt b τc= = 23,18MPa< [τc] Then đambaobềncăt =>Vậy then đảmbảobền ... điểm B - điểm có lắp bánh với trục hộp giảm tốc: Tại B: M xB M xB - Mô men uốn =-YA.( l11-l13) = -1 498,56.(15 8- 79) =-1 18386,24(Nmm) B y B y - Mô men uốn M : M =XA.( l11-l13) =3060,75.(15 8- 79)=... ΣmA(Fk) = -Ft1 (l1 1- l13) + XC.l11+ Frdx( l11+l12)= XC=( Ft1.(l1 1- l13) - Frđx( l11+l12 ))/ l11 = (5383,81.( 158 - 79 )-6 14,6.(158 + 77))/158 = 1777,79 (N) ΣX(Fk)= XA- Ft1+XC+ Frđx=0 ⇔ XA=Ft1-XC- Frđx=5383,8 1-. .. giảm tốc; - Mômen uốn M yH M xH = =0 TH - Mômen xoắn = - Mtd=0 + Xét mặt cắt trục điểm G - điểm có bố trí rãnh then lắp bánh trụ lớn: - Mô men uốn = YH.l22= 979,78.79 - = 77401,83 (Nmm); - Mô men